Placas de refinador dotadas de barras de elevada resistencia y gran rendimiento.

Placa de refinador (30, 70) para el refino mecánico de material lignocelulósico,

la cual comprende una sección de refino (72,74, 76) que incluye barras (31, 32) y ranuras (34, 36), en la que las barras (31, 32) tienen, cada una, una primera pared lateral y una segunda pared lateral opuesta a la primera pared lateral, y cada barra (31, 32) tiene una sección superior (42) que incluye un borde de ataque, y una sección inferior (44) que incluye una raíz (50) en un sustrato de la placa;

donde la sección superior 42 de cada barra (31, 32) tiene una anchura reducida y un ángulo de inclinación lateral de menos de un grado en cada una de las paredes laterales, siendo el ángulo de inclinación lateral el que existe entre una pared lateral de la barra y una línea paralela a un eje de la placa, y

donde la sección inferior (44) de las barras (31; 32) tiene una anchura mayor que la anchura lateral de la sección superior (42) y un ángulo de inclinación lateral en la primera pared lateral de al menos cinco grados, y un ángulo de inclinación lateral de no más de dos grados en la segunda pared lateral, caracterizada porque las barras están dispuestas de modo que la primera pared lateral de una barra (31) es adyacente a la primera pared lateral de una primera barra adyacente (32), y la segunda pared lateral de dicha barra es adyacente a la 15 segunda pared lateral de una segunda barra adyacente (32), las ranuras (34, 36) incluyen unas ranuras de poco espesor (36) entre las primeras paredes laterales de las barras adyacentes (31, 32) y las ranuras profundas (34), entre las segundas paredes laterales de las barras adyacentes (31, 32); y porque

las ranuras profundas (34) son más estrechas que las ranuras poco profundas (36).

Placas de refinador dotadas de barras de elevada resistencia y gran rendimiento

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere a discos de refino y segmentos de placa para los mismos, y mas en particular a la forma de las barras y las ranuras que definen los elementos de refino de los discos o segmentos. Los segmentos de placa pueden utilizarse, por ejemplo, en maquinas de refino para dispersar, descascarillar y refinar todas las gamas de consistencia (HiCo, LoCo y MC) de material lignocelulósico. Ademas, la invención puede aplicarse a diversas formas de refinador, por ejemplo refinadores de disco, refinadores cónicos, refinadores de disco doble, refinadores cónicos dobles, refinadores cilindricos y refinadores cilindricos dobles. El material lignocelulósico, por ejemplo virutas de madera, serrin y otro material fibroso vegetal o de madera, se refina por medio de refinadores mecanicos que separan las fibras de la red de fibras que forman el material. Los refinadores de disco para el material lignocelulósico estan dotados de discos de refino o segmentos de discos que se disponen de modo que formen un disco. Los discos se denominan tambien "placas". El refinador posee dos discos opuestos, de manera que un disco gira en relación con el otro. El material fibroso que debe refinarse fluye a traves de una entrada central de uno de los discos y hasta el interior de un orificio entre los dos discos refinadores. A medida que giran uno o ambos discos, fuerzas centrifugas mueven el material radialmente hacia el exterior a traves del orificio y al exterior de la periferia radial del disco. Las superficies opuestas de los discos incluyen secciones anulares que tienen barras y ranuras. Las ranuras proporcionan pasos a traves de los cuales el material se mueve en un plano radial entre las superficies del disco. El material tambien se aleja del plano radial desde las ranuras y sobre las barras. A medida que el material se mueve sobre las barras, entra en un orificio de refino entre barras entrecruzadas de los discos opuestos. El cruce de las barras aplica fuerzas al material en el orificio de refino, que actuan para separar las fibras del material y provocar la deformación plastica de las paredes de las citadas fibras. La aplicación repetida de fuerzas en el orificio de refino refina el material en una pasta de fibras separadas y refinadas. A medida que cruza los bordes de ataque de las barras, el material es "grapado" entre las barras. El grapado se refiere a las fuerzas aplicadas al material fibroso por las caras y los bordes de ataque de las barras entrecruzadas opuestas, a medida que se superponen las caras y los bordes de ataque. Esta superposición forma un angulo instantaneo de cruce que tiene una influencia esencial sobre el grapado del material y/o la capacidad de cobertura de los bordes de ataque de las barras. La FIGURA 1 muestra en sección transversal algunas barras 10 y ranuras 12 de una placa clasica 14 de refinador de elevado rendimiento y baja consistencia. Estas barras 10 presentan normalmente una elevada ratio entre la altura de la barra y su anchura, y tienen un angulo de inclinación lateral de cero o practicamente cero. El angulo de inclinación lateral es el angulo entre la cara de ataque o de salida (pared lateral) 16 de una barra, y una linea 18 paralela a un eje de la placa. La placa 14 de refinador puede estar formada por una unica aleación, por ejemplo del grupo de aleación del acero inoxidable 17-4PH. Las placas de refinador realizadas con la aleación 17-4PH tienden a tener ratios entre la altura de la barra y su anchura que son mayores que las placas de refinador formadas de otras aleaciones de metal. Estas grandes ratios tienen como resultado barras estrechas y esquinas agudas en las raices de las barras. Las placas formadas de la aleación 17-4PH tienden a tener una elevada resistencia y dar como resultado barras que no son propensas al fallo. El angulo de inclinación lateral de cero grados, barras estrechas y ranuras profundas de las placas clasicas de gran rendimiento pueden tener como resultado tensiones excesivas e insostenibles en la raiz 20 de las barras. Si la placa esta formada por materiales distintos del grupo de la aleación 17-4PH, puede ocurrir el fallo de la barra, por ejemplo el cizallamiento de las barras en la raiz. Las placas formadas por la aleación 17-4PH de alta resistencia tienden a tener un excesivo desgaste y vidas utiles cortas cuando son sometidas a un entorno abrasivo de refino. Las placas de refinador formadas de aleaciones distintas de 17-4PH tienden a tener disefos de configuración de barra y ranura limitados por la fragilidad del material de aleación utilizado. Debido a las excesivas tensiones sobre las barras altas y estrechas, las placas que tienen disefos clasicos de barra y ranura de gran rendimiento no pueden ser realizadas convenientemente de material de acero inoxidable de elevada resistencia al desgaste. El acero inoxidable con buenas caracteristicas de desgate se ha utilizado para formar disefos de placa de refinador menos exigentes. Pero se han realizado intentos sin exito para desarrollar aleaciones que combinen la rigidez de las aleaciones 17-4PH con la resistencia al desgaste de otras aleaciones de acero inoxidable. A pesar de los esfuerzos para encontrar o desarrollar aleaciones adecuadas, los disefos de placa de refinador de gran rendimiento continuan rompiendose cuando estan formados por materiales (distintos de 174PH) que tienen un potencial inadecuado de absorción de la energia.

La FIGURA 2 es un esquema en sección transversal de otra placa clasica 22 de refinador de gran rendimiento y baja consistencia. La sección transversal muestra las barras 24 y las ranuras 26 de la placa 22. Por ejemplo, el angulo de inclinación lateral 28 es de cinco (5) grados, lo que se considera un angulo de inclinación lateral grande. Los angulos de inclinación lateral grandes tienen como resultado barras realizadas con mayor cantidad de material que las barras con angulos de inclinación lateral menores, por ejemplo, angulos de inclinación lateral de cinco grados. La mayor cantidad de material se debe a la amplia base de las barras.

La mayor cantidad de material en las barras con mayores angulos de inclinación lateral aumenta el momento de inercia de las barras. El material afadido de la barra y una mayor inercia aumenta la resistencia a la rotura de las barras. El angulo de inclinación lateral mas ancho disminuye tambien la ratio aplicable entre la altura de la barra y la anchura de la misma, y lleva asi a un menor potencial de longitud del borde de la barra. Las consecuencias de una menor ratio entre altura y anchura de la barra y menores longitudes de borde son normalmente: una menor eficiencia de la energia, un desarrollo poco óptimo de la calidad de la fibra y una reducción de la capacidad hidraulica debido a la reducción no lineal del area abierta de las ranuras en el transcurso de la vida util de la placa, provocada por angulos de inclinación lateral grandes. Los angulos de inclinación lateral grandes reducen tambien la "agudeza" de los bordes de ataque, lo que puede tener un impacto negativo sobre la consistencia de la calidad a lo largo de la vida util de las placas.

La patente US-A5 181 664 describe una placa de refinador segun el preambulo de la reivindicación 1.

Hace tiempo que se siente la necesidad de placas de refinador de gran rendimiento y tecnicas para disefar placas que puedan formarse con un amplio abanico de aleaciones metalicas, por ejemplo, distintas de la aleación 17-4PH, que se utilizan normalmente en la actualidad para formar unicamente placas convencionales. Ademas, se siente igualmente la necesidad de placas de refinador que proporcionen tanto las caracteristicas de refino que se encuentran normalmente solo en placas refinadoras de gran rendimiento y tienen una larga vida util, a traves de una resistencia mejorada al desgaste. En la patente US-A-5.893.525 se describe una placa de refinador relacionada con un paso variable.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La FIGURA 1 es un esquema en sección transversal de las barras y ranuras de una placa clasica de refinador de gran rendimiento.

La FIGURA 2 es un esquema en sección transversal de las barras y ranuras de una placa clasica de refinador que tiene un angulo de inclinación lateral grande en las barras.

Las FIGURAS 3 y 4 muestran respectivamente las entradas y salidas de la sección transversal de cuatro barras y tres ranuras de un disefo de placa refinadora que utiliza tecnicas en las que los objetivos de la sección superior de las barras son distintos de los de la sección inferior de las barras.

1. Placa de refinador (30, 70) para el refino mecanico de material lignocelulósico, la cual comprende una sección de refino (72, 74, 76) que incluye barras (31, 32) y ranuras (34, 36) , en la que las barras (31, 32) tienen, cada una, una primera pared lateral y una segunda pared lateral opuesta a la primera pared lateral, y cada barra (31, 32) tiene una sección superior (42) que incluye un borde de ataque, y una sección inferior (44) que incluye una raiz (50) en un sustrato de la placa; donde la sección superior 42 de cada barra (31, 32) tiene una anchura reducida y un angulo de inclinación lateral de menos de un grado en cada una de las paredes laterales, siendo el angulo de inclinación lateral el que existe entre una pared lateral de la barra y una linea paralela a un eje de la placa, y donde la sección inferior (44) de las barras (31; 32) tiene una anchura mayor que la anchura lateral de la sección superior (42) y un angulo de inclinación lateral en la primera pared lateral de al menos cinco grados, y un angulo de inclinación lateral de no mas de dos grados en la segunda pared lateral, caracteriºada porºue las barras estan dispuestas de modo que la primera pared lateral de una barra (31) es adyacente a la primera pared lateral de una primera barra adyacente (32) , y la segunda pared lateral de dicha barra es adyacente a la segunda pared lateral de una segunda barra adyacente (32) , las ranuras (34, 36) incluyen unas ranuras de poco espesor (36) entre las primeras paredes laterales de las barras adyacentes (31, 32) y las ranuras profundas (34) , entre las segundas paredes laterales de las barras adyacentes (31, 32) ; y porque las ranuras profundas (34) son mas estrechas que las ranuras poco profundas (36) .

2. Placa de refinador (30, 70) segun la reivindicación 1, caracterizada porque las barras (31, 32) incluyen ademas un limite (KS) entre la sección superior (42) y la sección inferior (44) , y porque el limite es la distancia desde la sección superior de la barra (31, 32) hasta el limite (KS) , que es de 1, 2 a 1, 6 veces la anchura (w) de la barra (31, 32) próxima al borde de ataque de la barra (31, 32) .

3. Placa de refinador segun la reivindicación 1, caracterizada porque las ranuras profundas (34) tienen una sección transversal practicamente rectangular.

4. Placa de refinador (30, 70) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizada porque la sección de refino (72, 74, 76) es una de una serie de secciones anuales concentricas de refino (72, 74, 76) sobre la placa (30, 70) .